一. 离散时间信号与系统
单位样本序列:
单位跃阶序列:
常用的离散序列除了以上两个,还有。
实值指数序列:
实值指数序列和单位样本序列可以形成一般序列:
二. 取样定理
取样定理需要满足频谱不重叠条件,如下:
(先占坑,后面再解释)
三. 傅里叶变换
任一周期信号都可以分解为无穷多个不同频率的正弦信号和,即傅里叶级数。
正变换如下:
反变换如下:
傅里叶变换缺乏时间和频率的定位功能,只适合于时不变信号。
四. 小波变换
小波变换提供了一个在时、频平面上可调的分析窗口,如下:
小波变换扩展了信号时频分析的概念,在信号分辨率方面具有对信号特点的适应性。
五. 双线性变换
由模拟滤波器基本单元1/S数字仿真导出双线性变换式:
将此式子做一点点变换,可得:
六. 能量信号与功率信号
6.1 能量信号(Energy Signals)
若信号x(n)的能量满足:
则称信号x(n)时能量有限信号,简称能量信号。
6.2 功率信号(Power Signals)
对于周期信号、随机信号和阶跃信号,E都是无穷大的,所以通常通过研究其平均功率来研究此类信号。信号x(n)的平均功率定义为如下:
如果,则称x(n)为功率有限信号,简称功率信号。
七. 随机信号
如果信号在每个时刻的取值时随机变量,则称为随机信号,也可以叫随机过程、随机函数或随机序列。
随机信号满足如下两个性质:
- 随机信号在任何时间的取值都是不能先验确定的随机变量;
- 随机信号的取值可以服从某种统计规律,可以用概率分布特性统计地描述;
例题
,式子中随机变量在中服从均匀分布,计算其概率密度函数。
解:
概率密度函数如下:
八. 误差能量
8.1 最小误差能量
设x(n)和y(n)为能量信号,将y(n)适当放大或缩小a倍,来使得二者尽可能相对应,可以取它们的误差能量来衡量它们的相似性。误差能量定义为如下:
当a满足如下等式时,取最小值:
易得此时的a可求得如下:
将此时的a代入原误差能量可得其最小值:
此结果告诉我们,当取时,x(n)与ay(n)的误差能量最小,可以理解为此时的x(n)与ay(n)最相似。
8.2 相对最小误差
定义相对最小误差如下:
将求的最小误差代入,进一步化简相对最小误差可得:
将上式子中取一个代表式子:
施瓦茨不等式定理:
根据施瓦茨不等式,可得:
根据能量定理,x(n)和y(n)的能量是有限的,且分别定义为如下:
由此可得两者乘积:
上式子中“constants”代表常数。
所以实际上,的大小完全由其分子确定,将分子单独记为如下:
所以原式子可表示为如下:
实际上和均代表信号x(n)和y(n)间的相关系数。
此时可得如下五个结论:
- 当时,,这时,理解为x(n)与y(n)最相似;
- 当时,,这时,理解为x(n)与y(n)完全不相似;
- 和都可以用来描述x(n)与y(n)的相似程度;
- 是归一化相关系数,变化范围在之间;
- 反应了x(n)与y(n)的实际相似性;